Постоянная мерзлота развита на обширных пространствах Северного и Южного полушарий Земли как на равнинах, так и в горах занимая около 25 % площади суши. В ландшафтном отношении это ледниковая и тундровая зоны, входящие соответственно в арктический (антарктический) и субарктический (субантарктический) климатические пояса (см. гл. 12). Граница распространения мерзлоты на равнинах Северного полушария спускается ниже 50°с. ш., а в Южном полушарии соответственно поднимается до 50°ю. ш. В России мерзлота занимает более 65 % всей ее территории (рис. 9.1).
Криолитозона, ее происхождение и строение. Верхний слой земной коры, характеризующийся преобладанием отрицательных температур почв и горных пород и наличием или возможностью существования подземных льдов, называется криолитозоной (от греч. kryos — холод, мороз, лед,lithos — камень и zone — пояс). Формирование современной криолитозоны началось в конце плиоцена — начале раннего плейстоцена в связи с планетарным похолоданием климата и развитием оледенений и продолжалось с перерывами на протяжении всего четвертичного периода. Особенно суровые климатические условия существовали в позднем плейстоцене, около 18-20 тыс. лет тому назад во время последнего оледенения. Криолитозона подразделяется на подзоны: сплошного и прерывистого или островного распространения многолетнемерзлых пород. Толщина, или мощность, последних зависит от среднегодовой температуры и ряда других условий и пространственно довольно изменчива (см. рис. 9.1). На территории России мощность многолетнемерзлых пород в первой подзоне достигает 800-900 м. Это Таймыр, побережья северных морей, арктические острова, высокогорные районы Алтая, Саян и др. Во внутриконтинентальных районах Восточной Сибири, в частности в Верхоянье, мощность мерзлоты почти достигает 1500 м. Во второй подзоне, охватывающей Кольский полуостров, приполярную полосу Восточно-Европейской платформы, южную половину Западной Сибири и др., мерзлота развита островами, площадь которых уменьшается с севера на юг. Соответственно в том же направлении уменьшается мощность ММП со 100 м и более до15-25 м. Породы, слагающие криолитозону, имеют отрицательную температуру Среди них выделяются мерзлые породы, содержащие лед, и морозные, не содержащие его. К последним относятся сухие пески и галечники, некоторые магматические и метаморфические породы. Лед в мерзлых породах присутствует в различном виде: в виде отдельных кристаллов, заполняет поры в дисперсных отложениях (лед-цемент), образует разных размеров жилы, линзы, слои и более крупные пластовые тела и массивы. Ледяные клинья шириной до 8-10 м и глубиной до 50-60 м пронизывают толщи отложений, разбивая их на отдельные массивы. В мерзлых скальных породах лед заполняет пустоты и трещины. Лед образуется или одновременно с образованием породы (сингенетический), или после ее образования (эпигенетический). При этом лед может образоваться при многократном заполнении водой или снегом трещин в породах (повторно-жильный лед) или при внедрении в отложения и замерзании грунтовой воды (инъекционный лед). В криолитозоне поверхностный слой промерзает зимой и оттаивает летом. Он называется сезопно-талым, или деятельным, слоем. Его мощность обычно составляет первые метры и увеличивается от северных широт к южным, где оттаивание происходит на глубину порядка 4-6 м. Деятельный слой имеет большое практическое значение для хозяйственной деятельности человека, т. к. процессы, происходящие в нем, вызывают деформации поверхности, ведущие к разрушению строений, и поэтому должны учитываться при строительстве. Помимо ледниковой и тундровой зон, временное сезонное (зимнее) промерзание пород характерно для зон умеренного пояса.
Факторы ,влияющие на развитие постоянной мерзлоты.
На формирование мерзлотного рельефа влияют следующие факторы: климат, вещественный состав пород, гидрогеологические условия (глубина залегания подземных вод), растительный покров, новейшая тектоника и рельеф (М. И. Сумгин, Б. Н. Достовалов, β. И. Попов, С. П. Качурин, В. А. Кудрявцев, Э. Д. Ершов, Η. Η. Романовский, К. А. Кондратьева, Б. П. Любимов, Ю. В. Мудров и др.). Все эти факторы тесно взаимосвязаны, и влияние одного из них часто ослабляется или усиливается в зависимости от изменения какого-либо другого фактора. Климат определяет само существование мерзлоты. Глубина промерзания пород зависит от среднегодовой температуры и ее колебаний на поверхности, степени влажности пород, мощности снежного покрова. В общем случае, чем ниже среднегодовая температура, продолжительнее и холоднее зима, меньше влажность и мощность снежного покрова, тем больше глубина промерзания пород.
В области развития мерзлоты количество тепла, поступающего на тот или иной участок, зависит от рельефа, экспозиции поверхности, литологии пород, новейшей тектоники. Так, склоны южной экспозиции получают больше тепла по сравнению с северными, поэтому они менее мерзлые. Влияние вещественного состава пород на мощность мерзлоты проявляется через механический состав отложений, их теплофизические свойства, теплопроводность, степень влажности. Рыхлые породы, с одной стороны, прогреваются на большую глубину, чем скальные, однако, с другой стороны, они часто более насыщены грунтовой или поверхностной водой, поэтому могут промерзать на большую глубину, чем крепкие. Грубозернистые отложения (пески, галечники) промерзают на большую глубину, чем тонкозернистые (суглинки, глины). Растительность в целом способствует меньшему промерзанию горных пород и предохраняет их от летнего оттаивания. Но характер растительности зависит не только от климата, но и от рельефа. Наклон поверхности, определенный тектоническими деформациями или экзогенными процессами, влияет на распределение атмосферных осадков, а, следовательно, и растительности, от которой, до некоторой степени, зависит степень промерзания пород. Влияние новейшей тектоники и рельефа сказывается как на больших территориях, так и на локальных участках. В горах с увеличением высоты понижается температура воздуха и пород, соответственно увеличивается мощность ММП. В сводовых частях отдельных поднятий, особенно с повышенной их трещиноватостью и более грубым механическим составом пород, увеличивается тепло- вой поток из земных недр и вследствие этого сокращается мощности мерзлоты, иногда на 100-200 м по сравнению с впадинами. Однако на некоторых антиклиналях, особенно перспективных на нефТь и газ, поток поднимающегося тепла экранируется пластами, содержащими эти полезные ископаемые, и здесь, наоборот, наблюдается увеличение мощности мерзлого слоя. Во впадинах, где идет современное осадконакопление, мощность мерзлоты, как правило, больше, чем на поднятиях, из-за того, что, как было сказано выше, выполняющие впадины отложения обычно тонкие, больше насыщены влагой, чем на поднятиях, и потому промерзают глубже, становятся льдистыми. В целом же мощность мерзлоты увеличивается от водоразделов к днищам впадин. Однако под речными долинами, по сравнению с водоразделами, мощность мерзлоты обычно уменьшена. Это связано с тем, что речные потоки, являясь мощными и постоянно действующими теплоносителями, препятствуют развитию под ними мерзлоты и вызывают ее протаивание, создавая зоны так называемых таликов. Талики могут быть сквозными, пронизывающими всю толщу мерзлоты под речными потоками, или образовывать линзы и каналы внутри мерзлой толщи внутри- и межмерзлотные) или над ней несквозные). Холодный климат и мерзлота обусловливают особый тип выветривания — криогенный. Периодическое замерзание и оттаивание воды в породах ведет к физическому их разрушению, образованию трещин, дроблению, разрыхлению вплоть до превращения их в пылеватые и глинистые разности. Пылеватый элювий развит на многих породах в зоне тундры.
